物理
(2013·怀柔区二模)某科技小组设计的提升重物的装置如图甲所示.图中水平杆CD与竖直杆EH、DI组合成支架固定在水平地面上.小亮站在地面上通过滑轮组提升重物,滑轮组由动滑轮Q和安装在水平杆CD上的两个定滑轮组成.小亮以拉力F
1
匀速竖直提升物体A的过程中,物体A的速度为υ
1
,F
1
的功率为P
1
,滑轮组的机械效率为η
1
.小亮以拉力F
2
匀速竖直提升物体B的过程中,物体B的速度为υ
2
,F
2
的功率为P
2
,滑轮组的机械效率为η
2
.物体A、B上升的距离h随时间变化的图象分别如图乙中①、②所示.已知:P
1
=2P
2
,机械效率η
1
-η
2
=5%(不计绳的质量,不计滑轮与轴的摩擦).求:
(1)F
1
与F
2
的比值
(2)η
1
=?
(2013·鹤壁二模)2013年,很多学校在进行校园惠民工程建设,如图甲所示是学校建筑工地上的一台塔式起重机,其部分技术参数如下表所示.(g=10N/kg)
吊臂前段起重质量m
起
/kg
700
最大起重质量m
最大
/kg
3000
最大提升速度v
最大
/(m.s
-1
)
0.7
独立使用高度h/m
30.5
平衡块质量m
平
/kg
6000
总功率p/kw
24
(1)试分析起重机吊起的建筑材料达到最大起重质量时,建筑材料到塔吊的距离是最近还是最远?
(2)如图乙所示是起重机的起吊原理图,它由滑轮组组成,动滑轮总质量为100kg,绳重和摩擦不计.则把2×10
3
kg的货物提高10m,钢丝绳的拉力F为多少?
(3)如果起重机的实际总功率为14kw,该起重机将重为1×10
4
N的建筑材料以最大提升速度匀速吊起7m,起重机的机械效率是多少?
(4)在实际使用中机械的效率要比理论设计的值低很多,请分析造成这种情况的原因以及如何改进?(各答一条即可)
(2013·桂平市二模)为了将放置在水平地面上重G=100N的重物提升到高处.小明同学设计了图甲所示的滑轮组装置.当小明用图乙所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时,重物的速度υ和时间t的关系如图所示,上升的高度h随时间t变化的关系如图丁所示.若重物与地面的接触面积S=5×10
-2
m
2
,不计摩擦,绳对滑轮的拉力方向均可看成竖直方向.
求:
(1)在0~1s内,重物对地面的压强p.
(2)在1~2s内,拉力F做的功W.
(3)在2~3s内,拉力F的功率P及滑轮组的机械效率η.
(2013·高安市二模)为了将放置在水平地面上重G=100N的重物提升到高处.小明设计了图(甲)所示的滑轮组装置.当小明用图(乙)所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时,重物的速度和上升的高度h随时间t变化的关系图象分别如图(丙)和(丁)所示.若不计摩擦,绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向.求:
(1)在2~3s内,拉力F的功率P及滑轮组的机械效率η;
(2)在1~2s内,拉力F所做的功W.
(2013·房山区一模)用如图所示的滑轮组提升物块A时,物块A受到的重力为G
A
,绳子自由端拉力为F
1
,滑轮组的机械效率为η
1
,拉力F
1
做功的功率为P
1
;用这两个滑轮构成另一种形式的滑轮组(未画出),从水中匀速提升物块B时(物块B未露出水面),物块B受到的重力为G
B
,绳子自由端拉力为F
2
,滑轮组的机械效率为η
2
,拉力F
2
做的功率为P
2
;物块B完全离开水面后,与物块A上升的速度相同,绳子自由端拉力为F
3
,滑轮组的机械效率为η
3
,拉力F
3
做的功率为P
3
;已知:F
1
=200N,3G
A
=G
B
,P
3
-P
1
=30W,6η
1
=5η
3
(绳的质量,滑轮与轴的摩擦,水对物体的阻力均忽略不计,g取10N/kg.).求:
(1)拉力F
1
做功的功率P
1
;
(2)若从水中匀速提升物块B,物块B露出水面的体积占总体积的
1
3
时,滑轮组的机械效率η
4
=80%,物块B的密度是多少?
(2013·房山区二模)如图所示,容器内装有适量水,滑轮组的动滑轮质量为m
0
,质量为m
1
的物体A经一轻质弹簧与下方浸没在水中的质量为m
2
的物体B相连,弹簧每受到10N的拉力,弹簧伸长1cm,物体B的体积为V
B
.滑轮组绳子自由端挂一轻钩,在挂钩上挂一质量为m
3
的物体C,弹簧伸长2cm,物体B恰好与容器底无作用力.将物体C换另一个质量为(m
1
+m
3
)的物体D,物体B离开水面后,恰能以0.1m/s的速度匀速上升,滑轮组的机械效率为η.已知:m
3
=1.6kg,V
B
=2dm
3
.(绳与挂钩的质量,滑轮与轴的摩擦,水对物体的阻力均忽略不计,弹簧的伸长始终在弹性范围内,g取10N/kg).求:
(1)滑轮组的机械效率η(百分号前保留整数);
(2)重力G
D
所做功的功率P.
(2013·澄海区模拟)如图所示,把重为1600N,高为0.4m,底面积为0.25m
2
的物体平放在深井底.g=10N/kg.问:
(1)物体对井底的压强是多少?
(2)若用1000N的拉力通过一个动滑轮能把物体匀速提上井面,则此动滑轮的机械效率是多少?
(3)若不用滑轮而用水将井灌满,则至少需用多大的力才能把物体提到井面?
(2013·昌平区二模)如图甲所示是一个装置示意图,正方体A作为配重使用,保证杠杆EOF始终在水平位置平衡.某同学用这个装置和一个圆柱形密闭容器D提取水中的圆柱体B;该同学用力拉动滑轮组绕绳自由端,手拉绳的功率和密闭容器D匀速被提升的距离关系如图22乙所示;在提升全过程中,密闭容器D上升速度始终保持不变,配重A始终没有离开地面,每个滑轮的质量都相等.已知密闭容器D的底面积为S
D
=1.2×10
-2
m
2
,质量为m
D
=3kg;正方体A单独放在水平地面上,对地面的压强为p
0
=3×10
4
P
a
,密闭容器D未被提出水面匀速上升和完全提出水面后匀速上升,A对地面的压强分别为p
1
=2.1×10
4
P
a
,p
2
=1.3×10
4
P
a
.(不计绳的重力,滑轮与轴的摩擦及水的阻力,不考虑水面高度变化,g取10N/kg)
求:(1)密闭容器D浸没在水中时所受的浮力;
(2)动滑轮受到的重力G
0
;
(3)圆柱体B受到的重力;
(4)密闭容器D完全提出水面后,滑轮组提升圆柱体B的机械效率.(百分号前保留整数)
(2013·包头二模)工人用如图所示的提升井中心物体A,井中水深2.5m,物体A的下表面距井底1m,物体A的密度为7×10
3
kg/m
3
,质量是70kg.杠杆COD可以在竖直平面内自由转动,0C:OD=3:2.工人的质量是70kg,双脚与地面的接触面积是500cm
2
.当物体A在水中被匀速提升时,不计绳重、滑轮的摩擦、杠杆的重力以及水的阻力,每个滑轮的质量均为5kg.(g取10N/kg)求:
(1)当物体A还没有被提升时,水对物体A的下表面的压强;
(2)当物体A在水中被匀速提升时,物体A受到的浮力;
(3)当物体A在水中被匀速提升时,工人对地面的压强和滑轮组的机械效率.
(2013·白云区一模)如图所示,用滑轮组提升重物时,重800N的物体在10s内匀速上升了1m,已知拉绳子的力F为500N,则提升重物的过程中,绳子自由端被拉下
2
2
m;做的有用功是
800
800
J;滑轮组的机械效率是
80%
80%
;拉力F的功率是
100
100
W.
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